SCAD在心肌肥大中的作用及其分子机制研究

病理性心肌肥大是导致心衰和猝死的主要危险因素。采用定量蛋白质组学（DIGE）技术，我们发现短链脂酰辅酶A 脱氢酶(SCAD)在自发性高血压大鼠肥大心肌中的表达显著降低。进一步采用RNA干扰技术沉默SCAD基因，我们观察到SCAD表达下调显著诱导了心肌细胞肥大发生。由于SCAD是脂肪酸β氧化的一个限速酶,其调变可能导致心肌能量代谢紊乱。基于我们这些原创性的发现,本项目拟深入研究肥大心肌中SCAD表达下调的分子机制及其在心肌肥大发生发展中的病理生理学意义，有可能为探讨原发性高血压心肌肥大的病理机制以及其治疗提供新的有价值的线索。

我们前期研究发现，自发性高血压大鼠肥厚心肌中的短链脂酰辅酶A 脱氢酶(short-chain acyl-CoA dehydrogenase, SCAD)表达明显减少。本研究从基因转录和翻译水平对前期二维电泳结果进行了验证,发现SCAD蛋白表达随正常大鼠心脏的生长发育逐渐上调，可能与心脏对脂肪酸的利用增加密切相关。SCAD的蛋白表达及其酶活性显著下降, 可能是导致自发性高血压大鼠肥厚心肌能量代谢“胚胎型再演”的分子基础。进一步建立血管紧张素II诱导的心肌细胞肥大模型，发现SCAD的蛋白表达也明显下调，与高血压心肌肥厚中的变化趋势一致。采用RNA干扰技术抑制心肌细胞SCAD的表达，结果发现，心肌细胞出现了明显肥大，脂肪酸氧化率明显下降，提示SCAD的改变影响心肌细胞能量代谢和功能。进一步采用过表达技术增加心肌细胞SCAD的表达，结果发现，心肌细胞肥大得到了明显逆转，脂肪酸氧化率明显增加，表明SCAD表达下调对于心肌肥厚过程具有重要的影响。我们进一步分析了SCAD参与心肌肥大发生的分子机制。过氧化物酶体增殖剂活化受体α(peroxisome proliferator activated receptor α, PPARα)是脂肪酸氧化酶基因的主要转录调控子，SCAD基因的表达受PPARα调控。过氧化物酶体增殖剂活化受体γ 辅激活因子1( peroxisome proliferator activated receptor γ coactivator-1 α, PGC-1α)是PPARα的转录辅助活化因子。分别采用RNA干扰技术沉默PPARα和PGC-1α基因，都引起了下游基因SCAD的表达显著下调，进而诱导心肌细胞肥大发生。而PPARα和PGC-1α过表达能显著上调SCAD表达，增加肥大的心肌细胞中脂肪酸氧化率，抑制心肌细胞肥大，提示PPARα/PGC-1α参与调控心肌肥大中SCAD基因的表达。为了进一步明确SCAD与心肌肥大之间的关系，我们采用了SCAD-/-小鼠。结果发现，SCAD-/-小鼠的心肌出现了明显肥大。此外，SCAD-/-小鼠采用胸主动脉缩窄术增加压力负荷后，左室重量指数、肥大标志基因ANF、BNP的表达上调更加明显，表明SCAD基因敲除能显著增强压力负荷诱导的心肌肥大。以上结果证实，脂肪酸β氧化的关键酶SCAD对心肌肥大具有直接调控作用。